Twents vakmanschap levert belangrijke bijdrage bij wereldprimeur

Bij een windmolen aan de Deense kust bij Thyborøn, is de conventionele generator met permanente magneten, vervangen door een exemplaar met supergeleiders. De nieuwe turbine is half zo zwaar, veel compacter en toch in staat hetzelfde vermogen te leveren. Ook wordt er veel minder een beroep gedaan op zeldzame aardmetalen. Een wereldprimeur waaraan onderzoekers van de Universiteit Twente, door het ontwikkelen en testen van de supergeleidende generator, een belangrijke bijdrage hebben geleverd.  

Lees hieronder het hele artikel
 
global goal icon

In het kort

  • Het ontwikkelen van de 1e supergeleidende, goedkope en lichtgewicht windturbine-aandrijving ter wereld
  • UT levert door ontwikkelen en testen van supergeleidende generator een belangrijke bijdrage aan wereldprimeur: lichtere windmolens door supergeleiders
Minder aardmetalen in het milieu

De supergeleiders vervangen de grote en zware magneten in een conventionele windmolen. Net als in een klassieke fietsdynamo draaien de magneten daar rond binnen spoelen die de magnetische energie omzetten in elektrische. Krachtige magneten kun je ook maken met spoelen van supergeleidende kabels: ze zijn lichter, compacter en maken in veel mindere mate gebruik van ‘zeldzame aardmetalen’, zoals Neodymium. Volgens het Institute for the Analysis of Global Security (bron: Groene Rekenkamer) ontstaat bij de productie van 1 ton zeldzame aardmetalen 1 ton radioactief afval, wat dankzij de onderzoekers van de UT nu dus niet meer in zulke grote hoeveelheden in het milieu terecht komt. De lichtere turbine maakt dat ook de torenconstructie lichter kan worden uitgevoerd, terwijl de kleinere doorsnede het vervoer over de weg minder complex maakt. Een windmolen die, nog meer dan andere windmolens, een bijdrage levert aan het verbeteren van het klimaat.

 

Supergeleiders geleiden stroom zonder weerstand. Dat maakt grote stromen en daarmee sterke magneetvelden mogelijk. Daarvoor moeten ze wel worden gekoeld. De magneten in de nieuwe rotor zijn opgebouwd uit supergeleidende tape: op een flexibele stalen drager is een dunne laag supergeleidend materiaal aangebracht, die de stroom geleidt. Compacte cryocoolers, dubbel uitgevoerd, draaien mee met de rotor en zorgen voor een temperatuur van min 240 graden Celsius.

Twentse bijdrage

De onderzoeksgroep van de Universiteit Twente heeft binnen het project samengewerkt met TNO, Twentse machinefabriek Boessenkool in Almelo en andere Nederlandse bedrijven. De Twentse bijdrage was goed voor twee miljoen euro binnen het Europese project EcoSwing

Het testen van de tapes en de magneetspoelen, het vinden van optimale koeling, de assemblage van de hele rotor: “Wij waren in dit project betrokken bij ‘alles wat koud is’ “, aldus dr. Marc Dhallé, onderzoeker van de UT-onderzoeksgroep Energy, Materials and Systems

Klaar voor de harde Noordzeewind?

Na twee jaar testen in het lab, kwam in de nazomer alles samen: de generator met een doorsnee van vier meter – bijna anderhalve meter minder dan de conventionele versie – is, na grondtests bij het Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesysteme in Bremerhaven, verscheept naar Thyborøn. Daar is hij geïnstalleerd in een GC1-type molen van fabrikant Envision: dit type levert 3,6 Megawatt, heeft twee rotorbladen met een totale diameter van 128 meter, de toren is 88 meter hoog. De komende tijd zal blijken of het nieuwe windmolenconcept voldoet aan de verwachtingen: zal de supergeleidende generator naar verwachting presteren, ook onder de sterk wisselende omstandigheden aan de Noordzeekust?

Inzet, daadkracht en vakmanschap

Machinefabriek Boessenkool is op basis van hun gecertificeerde precisie laswerk en de nauwkeurige verspanende bewerkingen van extreem formaat geselecteerd om te participeren in dit project. 

Boessenkool heeft het cryogene statische huis ontwikkeld, waarin onder vacuum supergeleidende magneten worden geplaatst. Het huis dient ter koeling van de supergeleidende magneten en daarnaast zorgt het huis voor stabilteit van de constructie. Bij de montage bleek een van de magneten niet goed te werken. Na uitvoerig overleg werd aan de medewerkers van Boessenkool gevraagd of ze een zeer gewaagde reparatie van de behuizing wilden uitvoeren. Ondanks dat dit buiten de scope van het project viel, heeft Boessenkool de gewaagde reparatie zeer succesvol uitgevoerd.

 

Met het inschakelen van Boessenkool wisten ze al dat het vacuüm goed was,  maar dankzij deze reparatie zijn ook alle 40 magneten supergeleidend. Een mooi voorbeeld van de Twentse mentaliteit, inzet, daadkracht en vakmanschap!

Europees project EcoSwing

Het door de EU gefinancierde EcoSwing-project is gericht op het demonstreren van de eerste supergeleidende, goedkope en lichtgewicht windturbine-aandrijving ter wereld, gedemonstreerd op een grootschalige windturbine. Het project is een Horizon2020 project van de Europese Unie (grant 656024). In totaal heeft het project een budget van dertien miljoen euro, waarvan tien afkomstig zijn van de Europese Unie. Partners zijn, naast de Universiteit Twente: Envision Energy (DK), ECO 5 GmbH (DE), Jeumont Electric SAS (FR), Delta Energy Systems GmbH (DE), THEVA Dünnschichttechnik GmbH (DE), Sumitomo Cryogenics of Europe Ltd (UK), DNV GL Renewables (DE) en het eerder vermeldde Fraunhofer Institute (DE).

Datum: 22 november 2018
Auteur: Universiteit Twente
Beeld / video: Universiteit Twente & Envision Energy

Lees ook #energietechnologie